CC BY
18
УДК 666.970
О. М. ПШШЬКО, А. В. КРАСНЮК, О. В. ГРОМОВА, А. С. ЩЕРБАК (ДПТ)
ЕФЕКТИВНИЙ ТЕПЛО1ЗОЛЯЦ1ЙНИЙ МАТЕР1АЛ З В1ДХОД1В СКЛЯНО1 ПРОМИСЛОВОСТ1
У статтi розглянуто один iз напрямкiв утилiзацil вiдходiв скляно! промисловостi в якостi ефективних те-плоiзоляцiйних матерiалiв. Сучасним теплоiзоляцiйним матерiалом з високими фiзико-механiчними та екс-плуатацiйними властивостями е пiноскло.
Ключовi слова: ресурсозбереження, теплоiзоляцiя, пiноскло, утилiзацiя скляного бою
На сьогодшшнш день надзвичайно актуальною залишаеться проблема енерго- та ресурсозбереження в умовах постшного тдвищення цш на енергоносп. Щдвищення вимог до терм1чного опору зовшшшх огороджувальних конструкцш е одним з1 шлях1в виршення дано! проблеми в бу-д1вельнш галуз1 та житлово-комунальнш сфер1 народного господарства. Забезпечення необхщ-ного терм1чного опору буд1вель досягаеться ви-користанням багатошарових стшових конструкцш з ефективними утеплювачами. Це, у свою чергу, вимагае значних обсяпв виробництва ефективних тепло1золящйних матер1ал1в.
Сьогодш ринок тепло1золяцшних матер1ал1в Укра!ни, в основному, обмежений трьома типами тепло1золяцшних вироб1в: тнопластами, газобетоном, тнобетоном { м'якими утеплюва-
чами ¡з скло-1 мшерально! вати в1тчизняних { заруб1жних виробниюв (див. табл. 1).
Застосування шнопласт1в, шнополютиролу 1 шнопол1уретану, що волод1ють високими теп-ло1золяцшними характеристиками, обмежуеть-ся !х горючютю 1 недовгов1чнютю. М'яю утеп-лювач1 ¡з скло- 1 мшерально! вати не волод> ють мщшстними характеристиками, кр1м того, !х застосування обмежуеться значним водопо-глинанням { вони практично несумюш з цеме-нтними конструкщями { вже через декшька роюв руйнуються. Обстеження так званих «хрущовок» { адмшстративних буд1вель того ж вшу показало, що використаш в них тепло> золятори за 40 роюв майже повшстю неприда-тш для використання.
Таблиця 1
Порiвняльнi характеристики теплоiзоляцiйних матерiалiв
Теплоiзоляцiйнi матерiали Густина, кг/м3 Мщтстъ при стис-каннi, МПа К-т тепло провiдностi Вт/(мК) Паропроникнiсть, мг/(мчПа) Технолопчшсть
Пшоскло 100...500 7...50 0,05...0,07 0,001...0,005 Легко шддаеться мехашч-нiй обробцц добре ств-працюе з будь-якими це-ментними розчинами; кле-ять мастиками, клеями
Пiнополiстирол 20...150 0,05...1,0 0,04...0,06 0,05 Кршлять цвяхами i клеями
Мiнеральна вата i плити 50...225 0...0,04 0,052...0,064 0,38...0,60 Крiплять цвяхами, вимагае жорсткого кршлення
Базальтова плита 50...200 4...8 0,041...0,044 0,58 Крiплять цвяхами, вимагае жорсткого кршлення
Пiнобетон 300...800 8...35 0,13...0,40 0,23 Шддаеться мехашчнш об-робцi; клеять мастиками, клеями; адгезiя штукатурки не значна
Керамзит насипний 210...450 5...20 0,21...0,23 0,21 У чистому виглядi викори-стовують тiльки для засип-ки каркасiв i як пвдстиль-ний шар
© Пшшько О. М., Краснюк А. В., Громова О. В., Щербак А. С., 2012
З числа будiвельних матерiалiв, допустимою мехашчною мiцнiстю (вiд 0,8 МПа до 3,5 МПа i щшьтстю вщ 300 кг/м3 до 900 кг/м3) застосовуються в бущвнищта вироби з пористих бетонiв (газобетон, порист бетони, пiнобетон i т.п.). Але порист бетони у зв'язку з !х високим водопоглинанням не можуть використовуватися у вологому середовищi, для них необхщна iзоляцiя спецiальними захисними матерiалами, яю е порiв-няно дорогими.
Найголовтше - вони не володiють необхщною довговiчнiстю. До 70 % iмпортних технологiй на нашому ринку представлен матерiалами - деше-вими, маловщомими i малоперевiреними.
Широко розрекламованi закордонш теп^зо-ляцiйнi матерiали також не повною мiрою вщпо-вiдають теплотехшчним вимогам.
Найбiльш прийнятним за теплотехтчними властивостями, довговiчностi i вiдповiдностi но-вим вимогам матерiалом для теп^золяцп конс-трукцiй е пiноскло.
При порiвняно невеликш середнiй густинi (вщ 170 до 600 кг/м3) цей матерiал володiе мехашч-ною мщшстю вiд 2,0 до 15,0 МПа, а також висо-кою атмосферостшюстю (водопоглинання за об'емом складае вщ 3 до 10 %) i морозостiйкiстю.
Цей матерiал представляе собою пористий, теплоiзоляцiйний матерiал який одержують ст-канням скляного порошку з одночасним його спученням пiд дiею газоутворювача. Будова т-номатерiалу нагадуе тверду мильну пiну. Закритi пори-осередки забезпечують високоефективнi теплофiзичнi властивостi.
Теплоiзоляцiйнi бущвельш вироби на основi пористого mноматерiалу - це унiкальне поед-нання високо! мiцностi, ефективних теп^золя-цшних властивостей i еколопчно1 чистоти.
На рис. 1 представлена фотографш зрiзу цього матерiалу в масштабi 1:4.
Рис. 1. Розроблений пористий тепло1золяцшний шноматер1ал
При рiвнiй щiльностi мщшсть виробiв з роз-робленого теплоiзоляцiйного матерiалу вище за мiцнiсть тно- i газобетону в 4,0.. .5,0 рази.
Цей матерiал володiе утверсальними фiзико-механiчними властивостями. Вiн може застосо-вуватися для теп^золяци цившьних, промисло-вих будiвель i споруд, теплотрас, газо-, нафтоп-роводiв, теплових агрегатiв, димарiв, казанiв температурою iзольованих поверхонь до 500 °С, ене-ргоустаткування ГЕС, ТЕЦ, АЕС, ГРЭС, холодильних i морозильних камер, сущв, рефри-жераторiв i iзотермiчних вагонiв.
Конструкцiйнi властивостi матерiалу вщкри-вають можливiсть використання виробiв з нього для конструкцп будiвель i споруд. За комплексом властивостей i вимог, що пред'являються до теп-лозахисту радiацiйно-небезпечних об'ектiв, мате-рiал практично не мае альтернативи.
У табл. 2 наведет основш фiзико-механiчнi характеристики розробленого в лабораторil т-номатерiалу.
Теплоiзоляцiйний матерiал не горючий, не видшяе газiв i пари при на^ванш, не токсич-ний, не схильний до гниття, не абсорбуе i не накопичуе радюнуклщи, негiгроскопiчний, стiйкий в хiмiчному i бiологiчно активному се-редовищi, практично не обмежений термшами експлуатацil, ушверсальний у використаннi.
Виробництво теплоiзоляцiйних блоюв здiйс-нюеться за «порошковим» способом, що вклю-чае пiдготовку тнотворно! шихти тонкопо-дрiбненого скла i газоутворювача з подальшою термообробкою на технолопчнш л1нИ для двох-стадшного способу. Спiнювання блокiв i !х вiдпалювання проводиться теплових агрегатах - печах стнювання i печах вщпалювання. Виробництво блокiв включае процеси варення скла, пiдготовки шихти, И стнювання, вщпалу блокiв пiноматерiалу, !х подальшо! механiчноl обробки.
Технологiя виробництва пористого теплоь золяцiйного матерiалу приваблива ще i тим, що дозволяе утитзувати бiй будь-якого скла.
Тут переплгаються два державнi iнтереси: перший - здешевлення бущвництва i пiдви-щення його ефективностi; а другий - проблеми утитзацп скляних вiдходiв. Утилiзацiя вiдходiв е серйозною економiчною та еколопчною проблемою. Одним з перспективних шляхiв вирi-шення ще1 проблеми е використання промисло-вих та побутових вiдходiв скла для створення нових ефективних матерiалiв.
Отримання рiзних видiв будiвельних мате-рiалiв на основi природного i техногенного скла дозволяе повшстю утилiзувати склобш.
Taблиця 2
Основш фiзикo-мехaнiчнi характеристики пiнoмaтерiaлу
Фiзикo-мexaнiчнi xapaктepиcтики пiнoмaтepiaлy Од. вим. Пoкaзники
Щшьнють кг/м3 180^200
Meжa мiцнocтi пpи cтиcкaннi МПа 7_13
Teплoпpoвiднicть Вт/(м К) 0,05...0,07
Пapoпpoникнicть мг/(мгoдПa) 0,001...0,005
Miцнicть на вигин МПа 3...5
Вoдoпoглинaння % 2...4
Teмпepaтypa зacтocyвaння °С -30 дo +400
Kиcлoтocтiйкicть Cтiйкicть дo звичaйниx киcлoт
Kaпiляpнicть Hyльoвa
Гopючicть Пoвнicтю нeгopючий, нeтoкcичний
Питання poзpoбки cклaдiв i тexнoлoгiй oтpи-мання бyдiвeльниx мaтepiaлiв на ocнoвi вiдxoдiв пpoмиcлoвocтi i го6уту бaгaтьox poкiв, i ocoбли-вo ocтaннiм чacoм мае знaчнy aктyaльнicть.
Оcтaннiми poкaми paзoм з вжe вiдoмими i тpaдицiйними в швшму знaчeннi вiдxoдaми ocoбливий iнтepec викликае yтилiзaцiя œcop-тoвaнoгo бoю штучшго (тexнoгeннoгo) cклa aбo cклoбoю. Piч у тoмy, щo бpaк, щo yтвopю-eтьcя пiд чac виpoбництвa, aбo бiй cклa в бшь-шocтi випaдкiв викopиcтoвyeтьcя цими ж зaвo-дами пoвтopнo. Taкe crao мае cтaбiльний (в paмкax даш1' тexнoлoгiï) xiмiчний cклaд i зна-xoдить зacтocyвaння в пpoцeci плавки шиxти. Hecopтoвaний жe бiй piзниx видiв cтeкoл (в> кoннoгo, тapнoгo, oптичнoгo i iн.) мае дocить шиpoкий дiaпaзoн xiмiчнoгo cклaдy. ^roc мo-жливi cтopoннi дoмiшки, гопадання якиx в от-poвиннy cyмiш нe дoпycтимo, якщo бaжaнo oтpимaти cклo з пeвним cклaдoм aбo якicтю. Toмy нecopтoвaний cклoбiй, у вeличeзниx кшь-кocтяx щo yтвopюeтьcя у вiдвaлax i на звали-щax, дo циx пip ж знaxoдить нaлeжнoгo заст«-cyвaння.
Слщ зазначити, щo з eкoлoгiчнoгo гогляду cклo ввaжaeтьcя нaйбiльш вaжкo yтилiзoвaним вiдxoдoм. Вoнo нe пiддaeтьcя pyйнyвaнням пiд впливoм вoди, aтмocфepи, то^чта!' paдiaцiï, мopoзy. Kpiм тoгo, crao - цe кopoзiйнocтiйкий мaтepiaл, який ж pyйнyeтьcя пiд впливoм œpe-вaжнoï кiлькocтi cильниx i cлaбкиx opгaнiчниx, мiнepaльниx i бioкиcлoт, coлeй, а тaкoж гpибкiв i бaктepiй. Toмy якщo opгaнiчнi вiдxoди (namp, xapчoвi вiдxoди i iн.) говшего poзклaдaютьcя
вжe чepeз 1-3 pom, пoлiмepнi мaтepiaли - чepeз 5-20 po^, тo cклo, як i сталь, здатж збepiгaти-cя бeз ocoбливиx pyйнyвaнь дecятки i навт coтнi poкiв.
Об'еми нeвикopиcтaнoгo cклoбoю, за дани-ми Iнcтитyтy втopинниx pecypciв, cклaдaли на 2010 pm бiльшe 2,5 млн.т.
Пicля copтyвaння, дpoблeння, пoмeлy i poз-шювання на фpaкцiï cклo мoжнa вважати говш-cтю пiдгoтoвлeним для oтpимaння eфeктивниx тeплoiзoляцiйниx бyдiвeльниx мaтepiaлiв.
Eнepгoзбepiгaючa тexнoлoгiя вигoтoвлeння мaтepiaлiв на ocнoвi cклoбoю нaдзвичaйнo ^o-cтa, ж вимагае cпeцiaльнoгo ycтaткyвaння i дo-звoляe opгaнiзyвaти виpoбництвo на вшьнж плoщax пiдпpиeмcтв бyдiндycтpiï, щo ддать, бeз icтoтниx кaпiтaлoвклaдeнь.
Висновки
1. Texнoлoгiя виpoбництвa пopиcтoгo xerao-iзoляцiйнoгo мaтepiaлy дoзвoляe yтилiзyвaти бiй будь-ятого cклa. Зacтocyвaння нoвoï тexнo-лoгiï cпpиятимe виpiшeнню тexнiчниx та eкoлo-гiчниx пpoблeм нaшoï кpaïни, яю пoлягaють у здeшeвлeння бyдiвництвa жит^в^ бyдiвeль i пiдвищeння йoгo eфeктивнocтi та виpiшeння пpoблeми yтилiзaцiï cкляниx вiдxoдiв.
2. Teплoiзoляцiйний мaтepiaл на ocнoвi вщ-xoдiв cклянoгo виpoбництвa пpи пopiвнянo ж-вeликiй cepeднiй гycтинi (вiд 170 дo 600 кг/м3) вoлoдie мexaнiчнoю мiцнicтю вщ 2,0 дo 15,0 МПа, а татож виcoкoю aтмocфepocтiйкic-тю (вoдoпoглинaння за oб'eмoм cклaдae вiд 3 дo 10 %) i мopoзocтiйкicтю. Teплoiзoляцiй-
ний матерiал не горючий, не видшяе газiв i пару при на^ванш, не токсичний, не схильний до гниття, не абсорбуе i не накопичуе радюнук-лiди, непгроскошчний, стiйкий в хiмiчнiй i бю-логiчно активному середовищi, практично не обмежений термшами експлуатацп, ушверса-льний у використанш.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Китайгородский, И. И. Высокопористое теплоизоляционное пеностекло [Текст] / И. И. Китайгородский, Л. М. Бутт // Стекло: Бюл. института стекла. - 1960. - № 2.
2. Китайгородский, И. И. Пеностекло [Текст] / И. И. Китайгородский, Т. Н. Кешишян. - М.: Промстройиздат, 1953.
3. Шилл, Ф. Пеностекло [Текст] / Ф. Шилл. - М.: Стройиздат, 1965.
4. Демидович, Б. К. Производство и применение пеностекла [Текст] / Б. К. Демидович. - Минск: Наука и техника, 1972.
5. Демидович, Б. К. Пеностекло [Текст] / Б. К. Де-мидович. - Минск: Наука и техника, 1975.
Надшшла до редколегп 01.02.2012.
Прийнята до друку 01.03.2012.
А. Н. ПШИНЬКО, А. В. КРАСНЮК, Е. В. ГРОМОВА, А. С. ЩЕРБАК (ДИИТ)
ЭФФЕКТИВНЫЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ОТХОДОВ СТЕКОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В статье рассмотрено одно из направлений утилизации отходов стекольной промышленности в качестве эффективных теплоизоляционных материалов. Современным эффективным теплоизоляционным материалом с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами является пеностекло. Ключевые слова: ресурсосбережение, теплоизоляция, пеностекло, утилизация стеклянного боя
A. PSHINKO, A. KRASNYUK, Е. ОЯОМОУА, A. SHCHERBAK (Dnepropetrovsk National University of Railway Transport)
EFFECTIVE INSULATION FROM WASTE MATERIAL GLASS INDUSTRY
The article deals with one of the areas of recycling glass industry as an effective heat-isolation materials. Modern insulating material with high physical-mechanical and former expluatation properties have foam glass. Keywords: resource conservation, insulation, foam glass, glass recycling battle
